▲ SiC 2019 심포지엄에서 공동조직위원장인 신훈규 포항공대 교수가 개회사를 하고 있다.

전기차, 자율주행차 확대로 인해 국내외에서 차세대 반도체인 SiC(실리콘 카바이드, 탄화규소) 전력반도체의 수요가 확대되고 상용화가 활발해지고 있는 가운데 세계적인 전문가들이 최신기술과 상용화를 위한 최신 정보를 공유하는 자리가 마련됐다.

부산광역시, 경상북도, 포항시가 주최하고 포항공과대학교 나노융합기술원(포스텍-프라운호퍼IISB실용화연구센터:센터장 신훈규 교수)이 주관하는 ‘SiC 재료 및 소자 국제심포지엄 2019’이 11월28일 부산 웨스틴 조선호텔에서 개최됐다.

올해로 세번째 열리는 SiC 2019 심포지엄(공동위원장 신훈규 교수·구상모 광운대 교수)은 세계적인 SiC 전력반도체 최신 기술, 연구개발 정책, 산업화 동향을 국내에 소개함으로써 국내 SiC 기술개발 확대와 산업화 촉진과 함께 산학연의 네트워크 구축과 글로벌 협력을 모색하기 위한 자리다.

특히 올해는 SiC 기술 뿐만아니라 GaN(질화갈륨), Ga₂O₃(산화갈륨) 등 와이드밴드갭(Wide-band Gap) 전력반도체 영역까지 확대됐으며 이에 포럼 참가인원을 당초 120명으로 제한했으나 참가신청이 쇄도해 170명으로 늘렸다.

이번 심포지엄에는 미국, 스웨덴, 독일, 벨기에, 스위스 등 해외 전문가 5명, 국내 전문가 10명이 연사로 나섰다.

해외 전문가로는 △율리케 그로스너(Ulrike Grossner) 스위스 취리히공대 교수 △안톤 바우에르(Anton .J. Bauer) 독일 프라운호퍼연구소 박사 △칼-미카엘 세틀링(Carl-Mikael Zetterling) 스웨덴왕립공과대 교수 △토마스 네예르(Thomas Neyer) 온세미컨덕터 박사 △마르쿠스 베헷(Markus Behet) 에피겐 박사 등이 참가했다.

국내 전문가로는 △문재경 한국전자통신연구원 박사 △황선규 삼성종합기술원 박사 △차호영 홍익대 교수 △윤동만 트로노테크놀로지 대표 △정성수 큐알티 CTO △송재진 KEC 책임 △문정현 한국전기연구원 박사 △강덕훈 X-Fab코리아 지사장 △신훈규 포항공대 교수 △김동수 부산TP 파워반도체상용화센터장 등이 참석했다.

전력반도체는 전기차, 스마트폰 등 전자기기의 전력을 변환·제어·분배하는 ‘두뇌’ 역할을 하는 반도체다. 4차 산업혁명 시대에 접어들면서 전기차, 스마트카, 로봇, 신재생에너지, 스마트그리드 등 관련 산업이 급성장 하면서 전력반도체의 수요는 급증하고 있다.

특히 연비가 중요한 전기차의 경우 기존의 실리콘(Si) 반도체 대비 에너지 손실을 최대 90%까지 절감이 가능하고 고전압·고내열 성능이 우수한 탄화규소(SiC) 전력반도체가 필수적으로 탑재되어 국내외에서 탄화규소에 대한 관심이 급증하고 있다.

그러나 아직까지 비싼 가격, 기술적인 문제, 소량 다품종 등으로 인해 아직 시장이 본격적으로 개화되지 않고 있지만 우리나라를 비롯한 선진국들은 미래 유망 먹거리로 점찍고 투자에 박차를 가하고 있다. 국내에서도 중소·중견 반도체 회사를 중심으로 상용화가 진행 중이다.

율리케 그로스너 교수는 ‘SiC의 약속과 도전’이라는 주제발표를 통해 SiC 밴드갭은 Si 보다 3배 높아 높은 파워 스위칭이 가능하는 등 장점이 많지만 △비용 △견고성 △신뢰성 등 문제점을 해결해야한다고 강조했다. 아직까지 SiC는 Si 대비 가격경쟁이 안 될 정도로 가격이 비싸고 시장도 한정적이며 견고성 확보를 위해 더 많은 스위칭 테스트 데이터를 축적해야 한다. 또한 SiC 전력반도체 신뢰성을 위한 최적화 설계가 필요하다.

율리케 그로스너 교수는 이러한 문제점을 개선하기 위한 방안으로 비용 측면에서는 웨이퍼 두께 감소, 재생 웨이퍼 활용 등 노력이 필요하다고 밝혔다. 또한 견고성을 위한 측정기술 확보, 올바른 모델링, 각 어플리케이션에 필요한 SiC에 맞는 최적화 디자인이 요구되며 올바른 모델링을 위한 많은 데이터를 축적해 신뢰성을 확보해야 한다고 제언했다.

그는 “SiC 전력반도체 상용화가 본격적으로 시작되고 있는 상황에서는 공급자와 수요자가 많은 대화를 통해 필요한 점과 개선할 점을 서로 공유해야 한다”며 “또한 정부의 정책지원, 기업의 투자 활성화를 위해 SiC 심포지엄이나 ICSCRM(International Conference on Silicon Carbide and Related Material:국제 SiC 학회)과 같은 자리에 산학연관이 모두 참여할 수 있도록 독려해야한다”고 강조했다.

이번 심포지엄에서 부산TP는 부산시와 산업부와 함께 일본 반도체 수출규제 관련 전력반도체 국산화 및 지역제조업 침체에 따른 대응책으로 지역활력회복프로젝트에 ‘부산시 파워반도체 산업 클러스터 조성사업(1,940억)’를 선정해 △파워반도체 상용화 사업(’17~’23년, 831억) △파워반도체 신뢰성평가인증센터 구축사업(’19~’22년, 161억) △파워반도체 상용화센터 건립사업(’18~’19년, 140억) 등을 추진하고 있다고 발표했다.

또한 오거돈 부산시장은 전력반도체 국제 네트워크 구축을 통한 기술력 격차해소 등을 위해 SiC 전력반도체 분야 해외 권위자인 울리케 그로스너 스위스 취리히공대 교수, 칼-미카엘 셔틀링 스웨덴왕립공과대 교수 등을 초청해 11월29일 시청에서 국제자문위원으로 위촉하고 전력반도체 정책에 대한 관심과 아낌없는 조언을 요청할 계획이다.

오거돈 시장은 “시는 신산업으로 파워반도체 산업을 집중 육성하기 위해 기장군 동남권 방사선의·과학산업단지내에 전력반도체 산업 클러스터를 조성하고 있으며 최근 전력반도체 기업을 포함한 5개사가 입주계약을 마치는 등 성과가 있었다”라며, “앞으로 국내 전력반도체 관련 기업들의 집적화를 위해 더욱 노력하겠다”고 말했다.

신훈규 포스텍-프라운호퍼IISB실용화연구센터장은 “우리나라가 메모리 반도체에 이어 차세대 반도체시장 선점을 위해선 SiC, GaN 등 신소재에 대한 도전이 필요하며 포럼은 이러한 산학연관 구심점 역할을 충실히 하고 있다”며 “향후 3년간 SiC 심포지엄을 매해 지속 개최하고 ‘ICSCRM 2024’가 부산시에서 개최되도록 추진할 계획”이라고 밝혔다.

한편 SiC 2020 심포지엄은 2020년 11월 26일 부산시 누리마루 APEC 하우스에서 개최된다.